CN107179014A - 一种高均匀性多层次布水装置 - Google Patents

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孙桂祥
叶郭波
宋春节
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赵曦
华成龙
张志强
张晨
李秀全
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Abstract

一种高均匀性多层次布水装置，广泛适用于蓄能装置，尤其是针对电厂用大型储热水罐装置，该系统主要由上层布水系统和下层布水系统两部分组成；上层布水系统包括：循环水管、上层布水器上整流板、上层布水器支撑杆、上层布水器下整流板；下层布水系统组成包括：下层布水器支撑杆、下层布水器下整流板；本发明利用两非等直径圆盘进行整流，使水流通过两板间的通道，解决边缘部分水流扰动，且双层布水能够让水流更加均匀，尤其是针对大型储热系统在放热过程中，可有效减少圆盘中下部水流行程，从而达到减少斜温层的厚度的目的；且本发明具有制造成本低，结构简单，布水效率高等优点。

Description

一种高均匀性多层次布水装置
技术领域
本发明涉及一种布水装置，尤其是涉及一种对于大型系统的高均匀性多层次布水装置。
背景技术
布水器是用于引导水以重力流状态缓慢进入罐槽内，形成并保持一个斜温层水分配系统。上部布水器的位置应该尽量高，下部布水器的位置应该尽量低，这是出于两方面的考虑，首先是因为在放热的过程中，位于上部布水器和液面之间及下部布水器与罐槽底之间的水，只有一部分能够移出罐槽，如果上下两部分的间距过大，会影响到系统效率。
圆盘形布水器是国际上公认的最先进可靠，效率最高的布水器形式。圆盘形布水器经过测试，水流分布更稳定，所以可以充分保证斜温层厚度和变化范围的稳定，因此水槽的效率也更高；其次，圆盘形布水器还能更好的解决边缘部分水流的扰动；径向圆盘形布水器基本保证弗诺德(Fr)数为≤1，远远低于一般布水器的设计参数，所以该形式的布水器效率更高，优于其他形式的布水器及形成斜温层最快，斜温层最薄，蓄能效率最高。
一般来说Re越小，布水器出口的流动就越稳定，不容易与罐槽内的水发生剧烈的对流掺混，Widin，Truman(1990)在确定Fr值不变的情况下，在一定的Re范围内(240-1700)做了实验研究，当发现Re位于850-1700时，系统的效率随着Re值得降低而上升，提出Re低于850的推荐值。但是在实际的大型系统中，Re从60-12500都有应用，有资料显示，甚至Re达到10000时，依然可能达到良好的分层效果。
发明内容
本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足和提高常规布水装置布水效率的要求，提供了制造成本低，系统简单可靠的高均匀性多层次布水装置。
本发明的技术解决方案为：一种高均匀性多层次布水装置，广泛适用于蓄能装置，尤其是电厂用大型储热水罐装置，该系统主要由上层布水系统和下层布水系统两部分组成，其特征在于：上层布水系统包括：循环水管、上层布水器上整流板、上层布水器支撑杆、上层布水器下整流板；下层布水系统组成包括：下层布水器支撑杆、下层布水器下整流板；循环水管与上层布水器上整流板同心布置，并通过焊接处理与上层布水器上整流板进行连接，上层布水器支撑杆位于上层布水器上整流板和上层布水器下整流板的内侧，并通过焊接处理安装在上层布水器上整流板和上层布水器下整流板上，下层布水器支撑杆位于上层布水器下整流板下侧，并通过焊接连接在上层布水器下整流板上，下层布水器下整流板位于下层布水器支撑杆下侧，并通过焊接连接在下层布水器支撑杆上。
根据权利要求1所述的一种高均匀性多层次布水装置，其特征在于：所述的循环水管的直径根据循环水流量选取，其材质为Q345B。根据权利要求1所述的一种高均匀性多层次布水装置，其特征在于：所述的上层布水器上整流板和上层布水器下整流板之间的距离根据流断面当量直径确定，且材质均为10mm厚钢板。根据权利要求1所述的一种高均匀性多层次布水装置，其特征在于：所述的上层布水器下整流板均布四个通孔，孔直径根据上层布水器下整流板选择。根据权利要求1所述的一种高均匀性多层次布水装置，其特征在于：所述的下层布水器下整流板与上层布水器下整流板上的四个通孔同心布置。
上述方案的原理是：如图1所示，在蓄热过程中，循环水通过循环水管进入到上层布水器中，进入上层布水器中的循环水沿着上层布水器下整流板往四周流动，形成稳定层流后进入罐槽内部，此时，其中部分循环水通过上层布水器下整流板进入下层布水器中，进入下层布水器下整流板的循环水沿着下层布水器下整流板往四周流动，形成稳定层流后进入罐槽内部；如图2所示，在放热过程中，圆盘下部的循环水如箭头所示从上层布水器四周进入布水器圆盘内部，在圆盘下部的循环水不用通过上层布水器进入布水器圆盘，而是通过下层布水器的四周进入布水器圆盘，因此大大减少圆盘下部循环水的水流行程，从而减小对斜温层的影响，使同温度液面整体抬升，达到布水器均匀高效的特点。
本发明与现有技术相比的优点在于：本发明由于采用圆盘形布水器的方式，比八角形布水器更具成本优势，且布水效率更高；与传统圆盘形布水器相比，采用多层布水的方式，能更加均匀高效，尤其是在放热过程中，能够减少对斜温层的影响，罐槽效率更高。
附图说明
图1为本发明技术解决方案的储热过程剖面示意图；
图2为本发明技术解决方案的放热过程剖面示意图；
图3为本发明技术解决方案的三维结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，一种高均匀性多层次布水装置，广泛适用于蓄能装置，尤其是电厂用大型储热水罐装置，该系统主要由上层布水系统和下层布水系统两部分组成，其特征在于：上层布水系统包括：循环水管1、上层布水器上整流板2、上层布水器支撑杆3、上层布水器下整流板4；下层布水系统组成包括：下层布水器支撑杆5、下层布水器下整流板6；循环水管1与上层布水器上整流板2同心布置，并通过焊接处理与上层布水器上整流板2进行连接，上层布水器支撑杆3位于上层布水器上整流板2和上层布水器下整流板4的内侧，并通过焊接处理安装在上层布水器上整流板2和上层布水器下整流板4上，下层布水器支撑杆5位于上层布水器下整流板4下侧，并通过焊接连接在上层布水器下整流板4上，下层布水器下整流板6位于下层布水器支撑杆5下侧，并通过焊接连接在下层布水器支撑杆5上。
图1为本发明中的储热过程剖面示意图，在蓄热过程中，循环水通过循环水管1进入到上层布水器中，进入上层布水器中的循环水沿着上层布水器下整流板4往四周流动，形成稳定层流后进入罐槽内部，此时，其中部分循环水通过上层布水器下整流板6进入下层布水器中，进入下层布水器下整流板6的循环水沿着下层布水器下整流板6往四周流动，形成稳定层流后进入罐槽内部。
图2为本发明中的放热过程剖面示意图，在放热过程中，圆盘下部的循环水如箭头所示从上层布水器下整流板4四周进入布水器圆盘内部，在圆盘下部的循环水不用通过上层布水器进入布水器圆盘，而是通过下层布水器下整流板6的四周进入布水器圆盘，因此大大减少圆盘下部循环水的水流行程，从而减小对斜温层的影响，使同温度液面整体抬升，达到布水器均匀高效的特点。
图3为本发明的三维结构示意图，循环水管1通过焊接固定安装在上层布水器上整流板2上，并通过上层布水器支撑杆3与上层布水器下整流板4焊接相连，下层布水器支撑杆5焊接在上层布水器下整流板4上，并通过焊接与下层布水器下整流板6相连。
总之，本发明系统较好的考虑到制作成本、布水效率等因素，具有制作成本低、高效率等优点。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种高均匀性多层次布水装置，广泛适用于蓄能装置，尤其是电厂用大型储热水罐装置，该系统主要由上层布水系统和下层布水系统两部分组成，其特征在于：上层布水系统包括：循环水管(1)、上层布水器上整流板(2)、上层布水器支撑杆(3)、上层布水器下整流板(4)；下层布水系统组成包括：下层布水器支撑杆(5)、下层布水器下整流板(6)；循环水管(1)与上层布水器上整流板(2)同心布置，并通过焊接处理与上层布水器上整流板(2)进行连接，上层布水器支撑杆(3)位于上层布水器上整流板(2)和上层布水器下整流板(4)的内侧，并通过焊接处理安装在上层布水器上整流板(2)和上层布水器下整流板(4)上，下层布水器支撑杆(5)位于上层布水器下整流板(4)下侧，并通过焊接连接在上层布水器下整流板(4)上，下层布水器下整流板(6)位于下层布水器支撑杆(5)下侧，并通过焊接连接在下层布水器支撑杆(5)上。
2.根据权利要求1所述的一种高均匀性多层次布水装置，其特征在于：所述的循环水管(1)的直径根据循环水流量选取，其材质为Q345B。
3.根据权利要求1所述的一种高均匀性多层次布水装置，其特征在于：所述的上层布水器上整流板(2)和上层布水器下整流板(4)之间的距离根据流断面当量直径确定，且材质均为10mm厚钢板。
4.根据权利要求1所述的一种高均匀性多层次布水装置，其特征在于：所述的上层布水器下整流板(4)均布四个通孔，孔直径根据上层布水器下整流板(4)选择。
5.根据权利要求1所述的一种高均匀性多层次布水装置，其特征在于：所述的下层布水器下整流板(6)与上层布水器下整流板(4)上的四个通孔同心布置。
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